пути, эффективного использования пропускной способности линий и, конечно, для повышения качества грузовых перевозок.

Список использованных источников

1.Куротченко И.В. Доступность железнодорожного транспорта для малого и среднего бизнеса в новых условиях // М.: МЦФР, 2012.

2.Porter M.E. Competitive strategy: Techniques for Analyzing and Competitors. New York: Free Press, 1990. Сhap. 2.

3.Хьюстон Б., Стоунхаус Дж., Кэмпбел Д. Стратегический ме-

неджмент. М.: ООО «Изд. Проспект», 2003. С. 102…109.

4.Щербанин Ю.А. Совершенствование тарифных механизмов в грузовых железнодорожных перевозках // М.: МЦФР, 2012.

Выбор способа математического моделирования работы контейнерного терминала

Е.А. Меженова

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Терминально — логистический комплекс «Е» спроектирован как железнодорожный логистический транспортно-распреде- лительный центр, предназначенный для переработки контейнеров.

Основное преимущество терминала заключается в транспортной доступности обслуживании межрегиональных торговых перевозок.

Построение модели логистической системы представляет одну из наиболее сложных и интересных научных проблем. Наличие большого количества случайных факторов, которые влияют на функционирование системы, заставляет отказаться от привычных детерминированных подходов при решении многих практических задач. Поэтому имеют место также специфические методы, вытекающие из особенностей структуры материальных потоков.

Для процесса моделирования работы контейнерной площадки как части логистической системы рассмотрим теорию массового обслуживания.

Наиболее полно процесс функционирования контейнерного терминала можно изучить с помощью методов математического моделирования. Для описания сложных транспортных процессов с большим числом случайных факторов целесообразно применять

320

статистическое моделирование. Его сущность состоит в том, что исследуемый процесс копируется на вычислительной технике.

Полученные результаты позволяют принять решение по техническому оснащению контейнерного терминала. В результате расчетов определяются следующие характеристики: средний простой вагонов в ожидании подачи, среднее время нахождения вагонов под грузовыми операциями, среднее время простоя автомобилей в ожидании обслуживания, коэффициенты использования погрузчиков.

В результате анализа поступления автомобилей с контейнерами на контейнерную площадку терминала с их почасовой фиксацией было произведено деление интенсивности входящего потока автомобилей на 5 интервалов: очень низкая интенсивность, низкая, средняя, высокая и очень высокая. Каждый интервал был проверен с помощью критерия согласия Пирсона— данные о количестве

прибывших автомобилей согласуются с законом распределения Пуассона.

Рассчитаны основные показатели эффективности работы системы.

Моделирование выбора пассажира на конкурентном рынке перевозок

М.А. Ларионов, М.М. Нартова

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Примерами событий, влияющие на возникновение или изменение спроса в сфере пассажирских перевозок, могут служить: объявление дат праздничных дней, метеопрогноз, открытие/закрытие сезона отдыха, спортивные чемпионаты, маркетинговые акции (как перевозчика, так и конкурентов) и др.

Характер действия тех или иных событий и способы управления спросом посредством регулирования параметров услуг в конкурентном рынке перевозок существенно зависят от целевых групп потенциальных пассажиров — сегментов. Выделение в среде потребителей сегментов со схожими потребностями и предложение каждому из них удобных параметров услуг— одна из основных идей методологии управления доходностью.

321

К действиям пассажира при планировании поездки можно отнести: определение удобного интервала для отправления, определение удобного интервала для возврата, выбор перевозчика (оценка тарифа, скорости, удобства и других факторов).

Для количественной оценки сегментных предпочтений, определяющих выбор определенного перевозчика, предлагается использовать коэффициенты воспринимаемой отрицательной полезности (ВОП) для пассажиров сегмента различных параметров поездки: стоимость билета, продолжительность поездки, качество сервиса, наличие пересадок и время между ними, инертность к изменениям (приверженность определенному перевозчику) и другие. Для приведения факторов к единой шкале эти факторы необходимо выразить

вденежном эквиваленте (например, для продолжительности поездки коэффициент может иметь значение 200 р./ч).

Изначально наборы коэффициентов по выбранным атрибутам для каждого сегмента пассажиров могут быть определены экспертами, а также по различным статистическим данным, параметрам и ценам конкурентов, по результатам проведенных акций (как самого перевозчика, так и конкурентов).

Таким образом, задача рационального выбора среди различных перевозчиков приобретает математическую форму— пассажир стремится минимизировать отрицательную полезность поездки.

Получаем оптимизационную задачу линейного программирования

вограничениях первого уровня.

Всвою очередь перевозчик, действуя в условиях конкурентного рынка, стремится максимизировать прибыль при имеющихся ограничениях (пропускной способности путей сообщения, количества доступных транспортных единиц и др.). Его задача — располагая данными о воспринимаемой полезности параметров собственных услуг и услуг конкурентов, предложить тарифы (и доступное количество мест), которые обеспечат максимальную прибыль (в условиях, когда пассажир выбирает перевозчика по описанной выше схеме). Также в форме ограничений могут быть заданы стратегические цели компании (норма прибыли на направлении, минимальная загрузка линии сообщения и др.). Получаем оптимизационную задачу

вограничениях второго уровня.

Общими факторами для задач первого и второго уровня являются тарифы и количество мест. Модель используется для сов-

322

местного решения задач ценообразования и загрузки(количества мест). Общая задача относится к области двухуровневого математического программирования — частного случая многокритериальной оптимизации. Решением задачи являются пары«тариф — количество мест» для каждого взятого в рассмотрение сегмента пассажиров.

Предлагаемая модель позволяет более оперативно реагировать на внешние события (в том числе поведение конкурентов) и производить расчет возможных стратегий в форме регулирования тарифов, схем составов, изменений в сервисном обслуживании и т.д.

Моделирование выбора пассажиров на основе коэффициентов ВОП позволяет также проводить исследование-обоснования внедрения нового вида услуг (новых скоростных направлений перевозок, сервисных услуг и др.).

Применение результатов работы позволит повысить экономическую эффективность и конкурентоспособность компанииперевозчика, обеспечив новый уровень организации маркетинговых исследований.

К вопросу о состоянии рынка транспортно-логистических услуг Новосибирской области

Ю.В. Попова

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Транспортное обеспечение внешнеэкономической деятельности НСО осуществляется посредством транспортной инфраструктуры. Новосибирская область является крупным транспортным узлом Сибири и Дальнего Востока, способным в оперативном режиме обслуживать десятки городов Сибири, Казахстана и Средней Азии.

Область обладает разветвленной железно- и автодорожной сетью, сетью авиационных маршрутов и водных путей с центрами накопления, обработки и распределения грузов, терминальными комплексами. Протяженность железнодорожных путей сообщения составляет 2085 км, автомобильных дорог — более 18 тыс. км, внутренних водных судоходных путей — 647 км.

В области идет формирование трех крупных логистических зон:

323

–западной (промышленно-логистический парк, грузовой терминал аэропорта «Толмачево», терминал «Клещиха» и прочие с объемом складов и терминалов до 500 тыс. кв. м);

–восточной (контейнерный терминал и складские комплексы класса «А» с объемом складов и терминалов до 450 тыс. м2);

–южной (складские комплексы класса «А» с объемом складов и терминалов до 150 тыс. м2).

В общей сложности в 2011 г. предприятиями транспорта Новосибирской области было перевезено 26,37 млн т грузов. Грузооборот предприятий транспорта за этот период составил97,18 млрд. тонно-километров.

В структуре грузоперевозок традиционно наибольшая доля приходится на перевозки железнодорожным транспортом. Общий объем грузов, отправленных этим видом транспорта в2011 г., вырос на 10,9 % по сравнению с 2010 г.

При этом объем грузов, отправленных автомобильным транспортом, увеличился на 8,8 %, воздушным транспортом — на 6,5 %, водным транспортом — на 14,1 %.

Таким образом, растущий экспортный потенциал СФО создает спрос на рынке транспортно-логистических услуг региона, который должен обеспечить не только количественный рост, но и появление на рынке качественно новой продукции.

В настоящее время в Новосибирске осуществляют свою деятельность более 200 транспортных компаний, различающихся по специализации и спектру оказываемых услуг.

По общим статистическим данным грузооборот транспортных компаний в первом п/г2011 г. составил 54,4 млрд т-км, около 57 % грузов перевозят по железной дороге, автомобилей в парках компаний-лидеров — 1 295 шт., средняя дальность рейса новосибирских перевозчиков — 3,4 тыс. км.

Грузооборот транспортных компаний увеличивается. По данным Новосибирскстата, с января по декабрь2011 г. грузооборот предприятий области возрос на 3,5 % по сравнению с соответствующим периодом 2010 г. и составил 98 324,1 млн т-км. Наибольшим рост был в мае — на 11,7 % по сравнению с маем 2010 г. Увеличение показателей грузооборота участники рынка объясняют оживлением экономики. Однако, к докризисному уровню при нынешних темпах роста грузоперевозки вернутся еще не скоро.

324

Дальность грузоперевозок новосибирскими транспортными компаниями сокращается. Средняя дальность перевозок за2010 г. сократилась на 27 % и составила 4 тыс. км за рейс. В августе 2011 г. этот показатель снизился до 3,4 тыс. км. И в то же время в 2010 г. объем перевезенных грузов вырос более чем на30 % и составил 23,5 млн т, а грузооборот составил 92 903,6 млн т-км, что ниже уровня 2009 г. на 4 %. Эксперты объясняют такую динамику тем, что перевозки на дальние расстояния становятся менее выгодными.

По прогнозам на развитие сферы грузоперевозок будет влиять общее состояние экономики. В случае новой рецессии в мировой экономике неизбежен спад грузооборота и объема перевозок грузов и в Новосибирском регионе. Но если рецессии удастся избежать, то в 2012 г. грузооборот в регионе увеличится примерно на 4 %, а объемы перевозок — на 4,5–5 %.

В ближайшие 5–8 лет в логистическую отрасль и дорожную инфраструктуру в пригороде Новосибирска будут инвестированы значительные средства. В результате новосибирский транспортнологистический узел может стать самым мощным за Уралом. Крупные ритейлоры и импортеры перенесут в наш регион часть своих распределительных центров.

Транспортно-логистический рынок Новосибирска будет расти. Это обусловлено географически выгодным расположением Новосибирска, а также новыми крупными инвестиционными проектами. Такими, например, как аккумуляторный завод, завод по производству чипсов «Бингре» на территории ПЛП и др. Темпы роста рынка составят минимум 10–15 % в год в ближайшие несколько лет. Заметно укрупняются средние и особенно крупные перевозчики. Скорее всего, в дальнейшем эта тенденция сохранится, и регион придет к более цивилизованному рынку данных услуг.

Транспортные компании будут и дальше развивать свою деятельность. Это выразится как в увеличении собственной филиальной сети, так и в расширении географии перевозок. Европейская часть России уже достаточно развита, география присутствия, т.е. и новые маршруты, будут появляться в основном на Дальнем Востоке и в Восточной Сибири.

325

Оптимальные параметры работы транспортно-логистических комплексов

Е.Д. Псеровская, В.А. Романов, М.В. Корнеев

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Рынок складской недвижимости показывает рост уже на протяжении более чем 2-х лет. Инвесторы готовы вкладывать значительные суммы денежных средств в девелопмент, особенно в качественные складские объекты, производители и поставщики по- грузочно-разгрузочной техники проявляют огромный интерес к существующим и планируемым складским объектам, как к потенциальным рынкам сбыта.

В процессе разработки проектов транспортно-логистических комплексов основной проблемой остается нахождение оптимальных параметров работы грузовых фронтов, таких как: количество

ивид погрузочно-разгрузочных машин, размеры складских площадей, грузовых фронтов, ярусность хранения, количество, размер

итехнология подачи и уборки вагонов, а также режим работы грузового пункта. Методики расчета этих параметров не учитывают изменения в технологии складирования и специфику работы в современных условиях. Существующие типовые рекомендации по нахождению оптимального количества погрузочно-разгрузочных

итранспортирующих машин предлагают нормы в несколько раз отличающиеся от реальных, а в качестве машин предложена устаревшая техника советских времен.

На кафедре «Логистика, коммерческая работа и подвижной состав» на основе анализа существующих методик расчета оптимальных параметров грузовых фронтов и выполнена адаптация их под реальные условия. Разработана программа, позволяющая рассчитать оптимальное количество погрузочно-разгрузочных машин(ПРМ) и основные параметры работы грузовых пунктов на основании оптимизации расходов: на содержание ПРМ, связанных с простоем вагонов и автомобилей при выполнении погрузочно-разгрузочных операций и в их ожидании, на заработную плату работников, обслуживающих ПРМ и др. В программе заложены типы ПРМ, используемые при погрузке-выгрузке грузов подразделениями Дирекции по

326

управлению терминально-складским комплексом и крупными логистическими центрами. В настоящее время программа производит расчет для грузовых пунктов работающих с контейнерными, тарноштучными и тяжеловесными грузами, ведутся работы по совершенствованию методик расчетов для лесных и массовых навалочных и насыпных грузов.

ОАО «РЖД»: от транспортной компании к 3PL-провайдеру

М.В. Пятаев

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Сеть терминально-логистических центров на территории РФ будет способствовать развитию на базе холдинга ОАО «РЖД» ряда современных логистических услуг в частности компании оказывающей: комплексные логистический сервис (3LP) и системного интегратора в цепях поставок(4PL). В Стратегии-2030 ОАО «РЖД» декларируется создание на первоначальном этапе реализации Стратегии — 35–40 терминально-складских центров по всей сети. В соответствии с «Концепции создания терминально-логистических центров (ТЛЦ) на территории РФ»в ближайшее время будет -по строено 18 терминально-логистических центров. По предварительным оценкам общая мощность восемнадцати ТЛЦ составит порядка 210 млн т в год(290 TEU в год), при общих затратах в560,8 млрд р. При этом априори первая очередь должна включать в себя создание ТЛЦ в т.н. сухих портах: на Дальнем Востоке, в Краснодарском крае и в Ленинградской области(Шушары). По факту в первую очередь попадает ТЛЦ «Белый Раст» (Московская область), согласно технико-экономическому обоснованию стоимость строительства составляет 23 млрд р. Технико-экономическое обоснование предусматривает использование механизма государственночастного партнерства, в рамках которогохолдинг выполняет про- ектно-изыскательские работы, а также подключение ТЛЦ к общей инфраструктуре ОАО «РЖД». Субъект федерации в рамках ГЧП выделяет земельные участки под строительство и выполняет работы связанные с подключением ТЛЦ к улично-дорожной сети региона. Ожидаемая мощность «Белого Раста» составляет 18 млн т в год, что составляет порядка 9 % мощности всех планируемых ТЛЦ.

327

На следующем этапе холдинг инвестирует денежные средства в строительство ТЛЦ в районе станции Доскино(Горьковский филиал ОАО «РЖД») стоимость строительства оценивается в 2,3 млрд р. СледующиеТЛЦ планируются в Брянске и Воронеже. Что касается Транссибирской железнодорожной магистрали, то на этом участке сети планируется строительство ТЛЦ в Новосибирске(первая очередь), Красноярске, Улан-Уде, Сковородино и Хабаровске.

Создание по всей сети терминально-логистических центров это своего рода организация «пользовательского интерфейса» для клиентов компании и дочернего общества«РЖД-Логистика». На технологическом уровне, создание ТЛЦ — это минимизация затрат, связанных с преодолением стыков между различными видами транспорта в общей цепи поставок клиентов. Что позволяет реализовывать концепцию «от двери до двери» на рынке транспортных услуг. Так, например, компания Икеа в свое время отказалась от железнодорожных перевозок в связи с плохой организацией стыка между железнодорожным и автомобильным транспортом, в результате чего понесла убытки, и на сегодняшний день пользуется услугами по доставке товаров только автомобильным транспортом по всей России. Это только один из примеров неудачной работы стыка, экспертные оценки также указывают на высокую важность стыков между видами транспорта. При этом при проектировании конкретного ТЛЦ необходимо учитывать важность каждого стыка, и в зависимости от важности этого стыка определять местоположение ТЛЦ и объемы инвестиций в конкретный стык.

Переход холдинга на оказание услуг «от двери до двери» и «точно в срок» диктуют рыночные условия, связанные с тем, что многие промышленные и торговые компании стремятся сконцентрироваться на основном виде деятельности и передать на аутсорсинг профессиональную организацию своих цепей поставок. Понимание этого способствовало созданию дочернего общества «РЖД-Логистика». Хотя изначально «РЖД-Логистика» создавалась как 3PL-провайдер, для оказания комплексных логистических услуг и организации цепей поставок, включая такие функции как адресное хранение, перевозку товаров различными видами транспорта, управление заказами. По факту все еще является транспортной компаний, но современные рыночные условия диктуют необходимость оказания таких услуг3PL-провайдера как инте-

328

грированное управление запасами в цепи поставок; интеграцияITсистем контрагентов цепи поставок; оказание услуг по мониторингу товарно-транспортных потоков клиентов; выполнение контроллинга, проектирования и оптимизации цепей поставок; оказание услуг по разработке логистической сети клиентов и т.д. В связи с этим одним из важнейших этапов в становлении ОАО «РЖД» как логистической компании является организация взаимодействия железной дороги с другими видами транспорта, на этом первоначальном этапе создание ТЛЦ является лишь первой вехой. Чтобы получить максимальный эффект от конкретного ТЛЦ за счет сетевого эффекта необходимо иметь сеть таких ТЛЦ по всей стране в самое ближайшее время.

Исследование макрологистической системы организации смешанных магистральных

и пригородно-городских пассажирских перевозок (на примере Красноярска и Красноярской агломерации)

Д.С. Шерстобитов

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Построенная в рамках реформирования модель взаимодействия при организации пассажирских перевозок дальнего следования не обеспечивает успешную реализацию связи между субъектами рынка ПКДС.

Существующая модель представлена в составе схемы в статье начальника Департамента пассажирских сообщений ОАО«РЖД» Г.В. Верховых, опубликованной в журнале«Железнодорожный транспорт» № 6 в 2010 г., под названием «По графику, с высоким качеством». По нашему мнению, ее недостатками являются то, что она не учитывает взаимодействие со сторонними организациями — поставщиками товаров и услуг. Перевозкой пассажиров занимаются и компании-перевозчики, и структуры ОАО «РЖД», с которыми заключаются договоры на перевозку. Для устранения указанных

недостатков требуется преобразовать существующую модель за счет разделения ответственности за выполнение отдельных видов деятельности между участниками рынка.

329

В рамках первого этапа исследования нами были разработаны и проанализированы с помощью экспертной процедуры -де вять вариантов моделей организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте. По результатам экспертного анализа были выделены три варианта моделей, набравшие наибольшее количество баллов от экспертов, для каждого из возможных сценариев развития экономики РФ.

Наиболее приоритетной была выделена модель ОАО«ФПК» в качестве дочернего общества ОАО«РЖД». Результаты экспертизы подтвердили принятое ОАО«РЖД» и закрепленное Постановлением Правительства РФ № 600 от 22 июля 2009 г. решение о создании ОАО «Федеральная пассажирская компания» в форме дочернего общества ОАО «РЖД». Дальнейший ход реформы показал, что эффективность проводимых мероприятий снижается по ряду критериев для оценки. Как следует из данных департа-

мента корпоративного строительства и реформирования ОАО «РЖД» за годы реформирования возросло качество предоставляемых услуг и безопасность пассажирских перевозок. Ценовая и транспортная доступность услуг железнодорожного транспорта снизились. Общий интегральный показатель«Пассажиры» за время реформ рынка пассажирских перевозок снизился примерно на 15 %.

Поэтому предлагается на основании моделей, полученных на 1 этапе, сформировать новый вариант организации пассажирских перевозок дальнего следования. В настоящее время рынок пассажирских перевозок дальнего следования разделен на три сегмента — основная, сопутствующая и дополнительная деятельность.

Они формируют ландшафт бизнес-процессов по организации пассажирских перевозок дальнего следования на железнодорожном транспорте.

Реализация бизнес-процессов может быть осуществлена при взаимодействии участников в рамках сформированной модели рынка пассажирских перевозок дальнего следования на железнодорожном транспорте, в которой взаимодействуют частные перевозочные компании, коммерческие компании, выполняющие сопутствующую и дополнительную деятельность, Правительство РФ (Министерства и ведомства, входящие в его состав), ОАО

330

«РЖД» (Филиалы и ДЗО), ОАО «ФПК», Дирекция железнодорожных вокзалов и Ассоциация участников рынка пассажирских перевозок дальнего следования.

Для реализации модели предлагается передать ОАО«ФПК» и частным перевозочным компаниям права на организацию и выполнение перевозок с одновременной компенсацией со стороны государства потерь в доходах от регулирования тарифов, объемы которой должны быть закреплены в ФЗ«Об организации регулярного пассажирского железнодорожного сообщения в Российской Федерации». На сегодняшний день кроме ОАО«ФПК» на территории РФ, стран СНГ и Балтии осуществляют свою деятельность такие частные перевозочные компании как ЗАО ТК«Гранд Сервис Экспресс», ООО «Тверской экспресс», «ТрансКлассСервис» и другие.

Техническое обслуживание и ремонт подвижного состава, поездах, оказание сопутствующих и дополнительных услуг следует передать в ведение коммерческих компаний, выполняющих сопутствующую и дополнительную деятельность. Согласно принятой «Концепции реформирования пассажирского комплекса дальнего следования ОАО «РЖД», функции по обслуживанию пассажиров на вокзалах, платформах отдать в управление коммерческой компании по управлению железнодорожными вокзалами, созданной на основе Дирекции железнодорожных вокзалов.

Реализация вышеназванных предложений позволит повысить управляемость системы пассажирского комплекса дальнего следования.

Защита кабельных линий связи от влияния тяговой сети с помощью редукционных трансформаторов

В.Е. Митрохин, М.В. Митрохин, В.В. Польянов

Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск

Обеспечить высокое качество связи по кабельным линиям можно, только применяя специальные меры защиты от посторонних напряжений. Целями данного исследования являются определение основных характеристик редукционного трансформатора (РТ), а также испытание РТ в условиях железнодорожного транспорта.

331

Одной из важнейших характеристик редукционного трансформатора, отображающей его эффективность, является коэффициент защитного действия (КЗД). КЗД исследуемого РТ был измерен в зависимости от частоты при постоянном уровне тока, а также в зависимости от тока на промышленной частоте50 Гц. Измерения КЗД проводились с использованием РТ с различным количеством магнитопроводов и витков обмотки трансформатора, по результатам измерений сделан вывод, что РТ с наибольшим количеством магнитопроводов обеспечивает наилучшее защитное действие от коммутационных перенапряжений. Коэффициент защитного действия значительно уменьшается с ростом тока до определенного момента насыщения железа магнитопроводов, после чего начинает расти. Сделан вывод, что КЗД данного РТ на частоте 50 Гц наименьший при токе 14–15 А, т.е. его защитные свойства наиболее эффективны именно при этом токе в оболочке.

Практические испытания РТ осуществлялись на кабельной линии связи, проложенной между станциями А и Б, на участке ж. д. электрифицированной переменным током. Протяженность линии связи — 15900 м, марка кабеля МКБАБл7×4×1,2 + 5×2×0,9 + 1×0,7. Измерения напряжений жила-оболочка, жила-жила и тока стекания покровов проводились в трех режимах: без РТ, с включением РТ к кабелю с сохранением и отключением заземления оболочки кабеля. Измерение напряжения осуществлялось с помощью вольтметра В3-38, тока стекания — токоизмерительными клещами.

При полном включении РТ цепь«оболочка кабеля — земля» разрывается, и ток стекания проходит только через РТ. Благодаря конструкции РТ время, затраченное на подключение и отключение его от линии связи незначительно, поэтому поездная обстановка на участке во время измерений изменялась незначительно.

Полное включение РТ в кабельную линию связи привело к снижению мешающего напряжения жила-жила на20 %, напряжения жила-оболочка — на 5,5 %, при этом ток стекания с оболочки кабеля снизился на27 % из-за сопротивления внесенного РТ. После включения РТ полное сопротивление цепи«металлические покровы — земля»:

Z об -з= Rоб 1 + j ωLоб 1 + Rз1 + Rз 2 + jn ω LPT ,

332

где Rоб — активное сопротивление металлических покровов, численно равное сопротивлению постоянному току, Ом/км; l — длина участка между заземлениями, км; Lоб — индуктивность металлических покровов кабеля, Гн/км; Rз1 — сопротивление заземления в начале рассматриваемого участка, Ом; Rз 2 — сопротивление заземления в конце рассматриваемого участка, Ом; n — количество включенных РТ; LPT — индуктивность первичной обмотки РТ, Гн;

Эффективность РТ повышается с увеличением уровней наведенных ЭДС, поскольку это приводит к росту тока в металлопокровах, а значит, к уменьшению КЗД РТ. Таким образом, РТ особенно эффективен для снижения уровней наведенных ЭДС в случаях неисправности рельсовых цепей, обращения тяжеловесных поездов, аварийных режимах контактной сети и т.д.

СЕКЦИЯ 4 ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ

Анализ и перспективы развития технической эксплуатации строительно-дорожных машин

А.Ю. Кирпичников

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Одним из основных стратегических приоритетов повышения эффективности работы парков транспортных и технологических машин является совершенствование их технической эксплуатации (ТЭ) на основе критерия минимума издержек при различных технических воздействиях (ТВ). В настоящее время существуют две системы ТО и Р (СТОР), которые можно отнести к базовым: плановопредупредительная (ППР) и контрольно-профилактическая (КПС).

ППР характеризуется простотой применения, четкостью разработанных нормативов и возможностью планирования числа ,ТВ которые выполняются с определенной периодичностью при достижении машиной фиксированной наработки. К основному ее недостатку относится некоторая неопределенность в назначении периодичности ТВ. В силу неодинаковых условий эксплуатации и других причин, вариация времени достижения отдельными элементами

333

предельно допустимого состояния будет изменяться в диапазоне наработки. В этом, вероятно, кроется причина того, что гаммапроцентный ресурс строительно-дорожных машин относительно невысок.

КПС представляет собой систему прогнозируемого ремонтнопрофилактического обслуживания машин, в котором операции технического диагностирования (ТД) являются самостоятельным видом ТВ. На их основе вырабатываются рекомендации по проведению ТО, Р или дальнейшей эксплуатации, что позволяет увеличить долю полной реализации срока службы элементов машин. Однако, и эта система имеет недостатки, к которым, прежде всего, необходимо отнести рост затрат за счет проведения дополнительных диагностических операций. Кроме того, априорные оценки их периодичности приводят к тем же самым недостаткам, которые свойственны ППР.

Более совершенной представляется объектно-ориентированная система (ООС), являющаяся модификацией КПС. Она может быть отнесена к дифференцированной, поскольку базируется на проведении диагностических операций как самостоятельных ТВ, которые осуществляются с различной периодичностью — равномерной или неравномерной. Но методика определения неравномерной периодичности выполнения ТД отдельных элементов машин достаточно сложна в применении и реализуется на основании статистических данных, приводимых в учетных формах, или с использованием экспертных оценок для выбранного диапазона наработки машины и при известном параметре потока отказов.

Группа систем, являющихся альтернативными по отношению к рассматриваемым КПС, ППР, ООС не предусматривает проведения как плановых воздействий, так и обслуживания по фактическому состоянию. К альтернативной СТОР можно отнести заявочную (паллиативную) систему, при которой ТО и Р выполняются при переходе в неисправное или неработоспособное состояние. Ее разновидностью является реакционная система ремонтов— «не вмешиваться, пока не сломается». Система реагирует на внезапные отказы, являющиеся в большинстве случаев полными и очевидными. К этой же группе относится «событийная» система, в рамках которой достаточными являются разовые ТО и Р — перед началом эксплуатации или при смене сезонов года.

334

Анализ особенностей рассмотренных СТОР приводит к очевидному выводу. В сфере ТЭ машинных парков реализуются две системы, принципиально отличающиеся друг от друга: плановопредупредительная и контрольно-профилактическая. Остальные СТОР являются их вариациями.

Машинные парки в транспортном строительстве можно рассматривать как сложные технические системы, состояние которых определяется множеством самих парков, их численностью и возрастом, номенклатурой транспортных и технологических машин и другими факторами. К ним следует отнести инфраструктуру СТОР, в состав которой входят: работа функциональных подразделений, подготовка кадров и повышении их квалификации, материальнотехническое обеспечение, аутсорсинг отдельных технологических и организационно-технических операций и др. Любой из этих факторов (операций) может оказать существенное влияние на техническое состояние парка.

Поэтому СТОР необходимо рассматривать как организацион- но-техническую систему, увязывающую в единое целое машинные парки и структуру эксплуатационных предприятий. На основе анализа существующих принципов управления техническим состоянием машин в процессе их эксплуатации можно сделать вывод о необходимости создания структурно-ориентированной СТОР для различных машинных парков, обеспечивающей улучшение их потенциала за счет сокращения времени простоев в ТО и ,Роптимизации периодичности, содержания и количества ТВ, совершенствования технологических процессов ремонта машин, использования новых информационных технологий. В этом случае возрастает роль каждой из входящих в систему операций, поскольку любая из них может оказывать влияние на все остальные. Однако, значимость отдельных операций, определяемая достигаемым эффектом, отнесенным к затратам на их реализацию вызывает необходимость моделирования адаптированной к конкретному парку структуры ТЭ на основе выбираемых критериев оптимизации.

335

Формирование диагностических систем путевых машин

С.А. Коларж

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Ключевым пунктом программы развития ОАО«РЖД» до 2030 г. является обеспечение безопасности движения. Одним из путей решения этой задачи можно считать уменьшение количества отказов путевых машин и тем самым повышение качества обслуживания пути, что позволит минимизировать аварийные ситуации, связанные с дефектами железнодорожного полотна.

Повышение безотказности может быть достигнуто за счет совершенствования системы технической эксплуатации путевой техники. Существующая в настоящее время планово-предупре- дительная система обслуживания и ремонта(ТО и Р) не отвечает современным экономическим требованиям рынка, несмотря на то, что она обеспечивает своевременное обнаружение и предупреждение отказов. Заменить ее способна система технической эксплуатации, основанная на фактическом состоянии путевой техники. Но для ее применения необходимо оснастить машины оборудованием, способным вести непрерывный мониторинг технического состояния и оценивать работоспособность узлов и агрегатов машины.

Для того, чтобы сформировать такую систему диагностирования, была проведена обработка данных об отказах парка путевых маши с целью выявления наиболее проблемных узлов и агрегатов, которые, в первую очередь, необходимо оснастить датчиками для получения информации об их работоспособности при мониторинге технического состояния.

Был проанализирован парк машин в количестве 33 единиц специального самоходного подвижного состава. В результате выявлено, что в 2009 г. наибольший процент отказов был связан с электрооборудованием — 16,8 %, силовой установкой — 15,8 %, трансмиссией — 15,8 % и гидравлической системой (11,6 %). В 2010 г. процент отказов связанных с электрооборудованием резко увеличился и составил — 32 %, остальные системы работали более стабильно, так например отказы силовой установки составили— 15,3 %, трансмиссии — 10,0 %, гидравлической системы — 10,7 %.

336

Так как за состоянием электрооборудования в современных путевых машинах следит микропроцессорная система, принято решение в первую очередь оснастить датчиками силовую установку, затем трансмиссию и гидравлическую систему.

Для оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания, на первоначальном этапе выбраны параметры: частота оборотов коленчатого вала, температура охлаждающей жидкости и давление масла в двигателе. Датчиками, фиксирующими эти параметры, оснащена путевая машина ВПРС-02 расположенная на полигоне СГУПС.

При проведении эксперимента осуществлен дистанционный прием данных о техническом состоянии силовой установки путевой машины, ведется подбор датчиков для гидрооборудования и трансмиссии, после чего будет осуществлен их монтаж.

Оценка технического состояния двигателя внутреннего сгорания по мгновенным значениям углового ускорения коленчатого вала

А.С. Алехин, А.О. Башмаков

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Развитие транспортной стратегии России связано с крупномасштабным строительством опорно-транспортных сетей регионов страны и крупных муниципальных образований, требующим использования различных видов техники, в том числе парков транспортных и технологических машин.

При современном уровне транспортного развития в мире важнейшее место занимает обеспечение безотказности и надежности машины и ее основных узлов, в том числе двигателя. Это требует поддержания их показателей на необходимо высоком уровне в течение всего периода эксплуатации.

Особую роль при этом должна играть своевременная и качественная диагностика технического состояния этих узлов с -по следующим проведением регламентных работ, вытекающих из результатов диагностирования.

Повышение эффективности работы парков транспортных, строительных и дорожных машин в значительной степени зависит от дальнейшего совершенствования организации производ-

337

ства по их техническому обслуживанию и ремонту на основе применения средств и методов технической диагностики и новых технологий обработки информации.

В нашей работе мы предлагаем использовать мгновенные значения углового ускорения коленчатого вала двигателя в - ре жиме холостого хода.

Цель исследования является сокращение материальных и трудовых затрат при диагностировании двигателей внутреннего сгорания путем разработки метода безразборной оценки интегральных показателей технического состояния ДВС.

Объект исследования и предметом исследования являются процессы изменения мгновенных значений углового ускорения коленчатого вала ДВС в зависимости от угла поворота коленчатого вала, закономерности изменения мгновенных значений углового ускорения коленчатого вала ДВС при изменении технического состояния узлов и агрегатов двигателя.

Для достижения поставленных целей был создан диагностический комплекс, компонентами которого являются:

–оптический датчик частоты вращения;

–быстродействущий внешний АЦП L-card e20-10;

–коммутационное оборудование;

–ноутбук с программным обеспечением L-card Analizator. Испытания по измерению углового ускорения проводились

на одноцилиндровой 4-х тактной дизель-генераторной установке (Дизельный электроагрегат АД4-230-В), в двух режимах:

1.Исправный двигатель (холостой ход);

2.Пониженная компрессия (холостой ход).

Итогом испытаний стали графики зависимости ускорения от времени.

Выделив на этих графиках участки рабочего цикла, мы предположили, что ускорение на каждом участке будет зависеть от энергии вращательного движения и действующих на данном участке сил сопротивления.

В ходе проведения испытаний установлено, что на участке увеличения значения углового ускорения, меняется форма, амплитуда и период графиков, при изменении режима работы двигателя с исправного на неисправный (рис. 1).

338

Рис. 1. Совмещение графиков углового ускорения

В настоящее время проведенные тесты не позволяют в полной мере реализовать предложенный метод диагностирования так как на данный момент нет возможности адекватно сопоставить полученные графики с углом поворота коленчатого вала двигателя. Для решения данной проблемы необходимо доукомплектовать диагностическую систему датчиком верхней мертвой точки.

Возможно, также потребуется учитывать загрузку двигателя при испытании.

После завершения испытаний и доукомплектования, данный комплекс сможет выявить неисправный цилиндр и идентифицировать неисправный параметр.

Исследования работы системы охлаждения дизеля тепловоза в процессе эксплуатации

С.М. Овчаренко, А.Ф. Кабаков

Омский государственный университет путей сообщения, Омск

Участившиеся случаи отказов тепловозов по сети железных дорог, связанные с повреждением системы охлаждения, можно объяснить старением парка автономных локомотивов, а также низкой эффективностью работы системы автоматического регулирования температуры и, как следствие, повышенным износом деталей и механизмов дизеля и вспомогательных систем.

Колебания температуры теплоносителей в совокупности с износом деталей приводит к образованию трещин в деталях цилиндропоршневой группы дизеля.

339

Объектами исследования выбраны тепловозы серии 2ТЭ10М,

ТЭМ2, 2ТЭ116.

Температура охлаждающей воды и масла оказывают существенное влияние на экономичность и срок службы локомотивной энергетической установки. В большинстве случаев диапазон температуры воды и масла установлены в пределах70–90 и 70–85 °С. Перегрев теплоносителей влечет к тепловым перенапряжениям узлов дизеля, а переохлаждение ухудшает процесс сгорания, вызывая снижение мощности и перерасход топлива. Поэтому к системам охлаждения двигателей предъявляют повышенные требования по качеству и эффективности их работы.

В настоящее время существует несколько видов систем охлаждения, отличающихся, в основном, типом применяемого привода вентилятора охлаждающего устройства, но одинаковых по алгоритмам работы. Широкие пределы регулирования, инерционность водяной системы, отсутствие связи с режимами работы двигателя и его техническим состоянием сказываются на эффективности работы системы охлаждения ,икак следствие, на расходе топлива и количестве неплановых ремонтов по отказам цилиндровых втулок.

Таким образом, подробное исследование и математическое моделирование процессов теплообмена в системе охлаждения двигателя позволит не только детально изучить режимы ее работы, но и разработать способы усовершенствования и повышения эффективности функционирования системы охлаждения.

На первом этапе исследований необходимо выполнить анализ распределения теплоты, выделенной при сгорании рабочей смеси, по элементам теплового баланса.

Подробное изучение теплового баланса системы охлаждения дизеля тепловоза позволит сделать выводы об оптимальных температурных режимах работы охлаждающего устройства локомотива, предложить варианты совершенствования алгоритма работы системы автоматического регулирования температуры теплоносителей с целью повышения экономичности и срока службы двигателей внутреннего сгорания локомотивов.

Обязательной характеристикой работы усовершенствованной системы станет способность прогнозировать возможные изменения температуры теплоносителей в зависимости от текущего ре-

340

жима работы, технического состояния энергетической установки локомотива, секций холодильника и атмосферных условий.

Сопоставление результатов математического моделирования с результатами проведения эксперимента позволит проверить достоверность полученной модели.

Диагностирование факела распыла форсунок по фрактальной размерности сечения

Х.Д. Ламажапов, А.М. Барковский

Самарский государственный университет путей сообщения, Самара

Экономичность и экологичность тепловозных дизелей во многом определяются техническим состоянием топливной аппаратуры и качеством ее настройки. До 70 % отказов дизелей приходится на топливную аппаратуру. Таким образом, топливная аппаратура является наименее надежной системой дизеля. При этом 35 % отказов топливной аппаратуры, исключающих нормальную работу двигателя, приходится на долю форсунок.

Форсунка является основным исполнительным элементом системы впрыска дизелей. Качество распыливания топлива форсунками в определяющей степени обусловливает эффективные показатели работы двигателей внутреннего сгорания. В условиях ремонтного производства (локомотивные ремонтные депо, топливные цеха локомотиворемонтных заводов) испытание форсунок на существующих стендах ведется на основе визуальных и слуховых ощущениях персонала. Не случайно в работах говорится о необходимости проведения широкого спектра работ по -ис ключению субъективного фактора при оценке технического -со стояния форсунок. В то же время, существующие методы и количественные критерии оценки качества распыливания, лежащие в основе применяемых средств диагностики топливных форсунок, как в России, так и за р.ежом, направлены на определение степени дисперсности, т.е. размеров капель топлива в факеле распыла или функции распределения капель по размерам. Однако и эти

методы заключаются в определении некоторых эмпирических параметров, выбор которых основан на опыте.

Приводится сравнение предложенной и существующих моделей горения. Обсуждаются результаты расчетов.

341

Для оценки качества распыливания предлагается использовать количественный критерий — фрактальную размерность сечения факела распыла. Такой подход позволяет отказаться от необходимости определения функции распределения и использования языка дифференциальных уравнений, а значит и от всех упрощений, введения дополнительных функций, констант и т.д. Суть метода заключается в следующем. Известно, что в турбулентных струях происходит последовательный распад крупномасштабных вихрей во множество мелкомасштабных от крупных энергонесущих до самых малых, отвечающих за диссипацию энергии. Причем это множество турбулентных вихрей обладает свойством самоподобия и описывается фрактальной размерностью. Поскольку распределение капель по размерам определяется распределением этого множества, то двухфазная среда, состоящая из газовой среды и распределенных капель, будет обладать некоторой фрактальной размерностью. Причем эта размерность будет связана с размерностью турбулентности, но может не совпадать с ней. Поэтому целесообразно рассматривать простран- ственно-временную эволюцию процессов смесеобразования и горения как эволюцию фрактальных характеристик факела распыла. Таким образом, задача описания множества капель или двух-

фазной топливной струи сводится к определению некоторой фрактальной размерности из натурного эксперимента.

Для определения фрактальных характеристик— распределения капель в определенном сечении на разных расстояниях от соплового отверстия — можно использовать плоский лазерный луч («лазерный нож»), фотоприемник и программный пакет. Для этого факел распыла просвечивается тонким плоским лучом -ла зера, сечение фотографируется, затем полученное изображение обрабатывается программой на ЭВМ. Аналогичным образом могут быть обработаны распределения полей турбулентных пульсаций скорости, температур или плотностей не только факела распыла, но и топливной смеси в процессе горения внутри цилиндра.

342

Влияние параметров окружающей среды Сибирского региона на работу дизель-генераторных установок тепловозов

Ж.К. Ахметов

Омский государственный университет путей сообщения, Омск

Сибирский полигон железных дорог по климатическим условиям можно разделить на три зоны: Западно-Сибирскую, Восточ- но-Сибирскую и Забайкальскую. К Западно-Сибирской зоне отнесены Свердловская и Западно-Сибирская железные дороги, к Во- сточно-Сибирской — Красноярская и Восточно-Сибирская, к Забайкальской — Забайкальская и отделение бывшей БайкалоАмурской магистрали.

Климатические особенности оказывают значительное влияние на работоспособность тепловозов, на надежность и долговечность их узлов и деталей.

От температуры наружного воздуха и барометрического давления зависят мощность и режим работы силовой установки. Электрические машины тепловоза, особенно тяговые электродвигатели, заметно реагируют на температуру и влажность воздуха, и буквально все агрегаты тепловоза, включая и его экипажную часть, чувствительны к концентрации пыли в воздухе.

Принцип соответствия конструкции тепловозов климатическим особенностям районов их эксплуатации пока еще не соблюдается. Создается универсальная конструкция, которая должна противостоять воздействию климата всех зон.

При проектировании узлов тепловоза принимается большой диапазон колебаний расчетных параметров окружающей среды, что приводит к громоздкости агрегата в одной зоне и работу его на предельных нагрузках в другой. Например, производительность холодильника воды и масла в эксплуатации, достаточная в зонах умеренного климата, является высокой для холодных зон и явно недостаточной для жаркого климата дорог Средней Азии, где машинисты в летнее время нередко совершают непредвиденные вынужденные остановки для охлаждения дизеля. На дорогах Севера эти холодильники создают для машинистов трудности по предохранению их от размораживания.

343

Анализ средних многолетних метеорологических данных (1880–2011 гг.) для городов и пунктов, расположенных вдоль Транссибирской железной магистрали, показал, что средняя продолжительность периода со среднесуточной температурой наружного воздуха от 0 °С до минус 45 °С составляет более 180 суток.

ВЗабайкалье и Якутии число суток в году с отрицательной температурой достигает до 290, в том числе более 100 суток температура наружного воздуха находится в диапазоне от минус 20 °С до минус 50 °С.

Статистический анализ параметров наружного воздуха позволил определить время работы тепловозов при различных температурах и построить температурный спектр, позволяющей выделить интервал температуры, в котором основное время работают тепловоза (таблица).

ВЗападно-Сибирской и Восточно-Сибирской зонах до70 % времени тепловозы используются в интервале от минус20 °С до плюс 20 °С, а в Забайкальской зоне от минус 40 °С до 0 °С.

Воздействие окружающей среды на элементы аппаратуры и узлов тепловозов приводит к ухудшению работоспособности, изменению рабочих параметров и характеристик дизель-генераторных установок (ДГУ). Чтобы обеспечить безотказную работу автономных (дизельных) локомотивов в различных условиях эксплуатации необходимо знать, какое влияние оказывают на них факторы внешней среды, встречающиеся в природе. На рисунке показано воздействие параметров внешней среды на работоспособность и эффективность использования дизельных локомотивов.

Время работы тепловозов при различной температуре наружного воздуха

344

Воздействие факторов внешней среды на работоспособность и эффективность использования тепловозов

Для ряда машин эта задача решается с помощью испытаний, имитирующих эксплуатационное воздействие среды.

Необходимо отметить, что в отношении тепловозов такая работа на стадии их создания не проводится, в результате чего тепловозы для всей сети железных дорог строятся в одном исполнении без дифференцированного учета тех многообразных сочетаний климатических факторов, которые наблюдаются на различных железных дорогах. Действующие в настоящее время нормы параметров, характеризующих систему эксплуатационно-ремонтного обслуживания дизельных локомотивов(межремонтные пробеги, виды и объемы ремонтных работ, расходы материалов, запасных частей и расход топлива на тягу), являются среднесетевыми, т.е.

не учитывают реальных условий эксплуатации.

Одним из основных параметров окружающей среды, оказывающим существенное влияние на надежность и экономичность работы ДГУ тепловозов является температура наружного воздуха и ее перепады в одном пункте, а также между пунктами тягового плеча.

Изменение температуры наружного воздуха Та и барометрического давления Ра оказывают влияние на рабочий процесс дизеля. Повышение наружной температуры и снижение барометрического давления сопровождаются уменьшением заряда цилин-

345

дров дизеля воздухом и, как следствие, увеличением индикаторного расхода топлива.

Обслуживание и настройка характеристик ДГУ при реостатных испытаниях тепловозов в зоне отрицательной температуры имеет особое значение и актуальность в связи с эксплуатацией железных дорог на тепловозной тяге на севере Западной Сибири и Байкало-Амурской магистрали.

При низкой температуре наружного воздуха определяющими оказываются не тепловые, а динамические нагрузки, возрастающие из-за увеличения периода задержки воспламенения и изменения скорости нарастания давления. При этом увеличиваются плотность воздуха перед впускными органами дизеля, коэффициент избытка воздуха, индикаторный КПД и снижаются теплозаряженность и удельный расход топлива. Также увеличивается продолжительность прогрева систем тепловоза в режиме холостого хода, ухудшается процесс пуска дизеля, увеличивается сопротивление движению поезда, в результате чего удельный расход топлива на перевозочную работу в зимний период возрастает.

Реализация способов распознавания источников акустической эмиссии при контроле

деталей подвижного состава

А.Л. Бобров, А.А. Данилина

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Проведение акустико-эмиссионного (АЭ) контроля в реальных условиях диагностики сопровождается повышенным количеством фиксируемой информации. Часто количество сигналов, не относящихся к процессам деградации локальных участков объектов контроля, достигает от 80 до 100 %.

При диагностике деталей важно успешно выделять на фоне общего записываемого потока сигналов АЭ источники, несущие полезную информацию о развивающихся дефектах.

Проведенные эксперименты позволили выделить два основных направления распознавания значимых сигналов:

– фильтрация отдельных сигналов по их параметрам(например, несущей частоте, времени нарастания и т.п.);

346

–фильтрация источников по потоковым характеристикам (например, максимуму активности сигналов, дисперсии активности за время испытаний).

При этом для объектов сложной формы целесообразно применять разные способы фильтрации для разных контролируемых участков, так как большинство ложных сигналов имеет объяснимую природу, подтвержденную экспериментально:

–поверхностные локальные процессы разрушения, например, налипших посторонних веществ (на участках недоступных для очистки), защитного или корродированного слоя вследствие низкого предела прочности этих веществ;

–локальные микроразрушения с малой колебательной энер-

гией;

–локальные деформации материала в местах воздействия нагружающих устройств, в случае совпадения участков воздействия и контролируемых зон;

–допустимые локальные динамические изменения структуры,

например внутренние расслоения наплавленного при ремонте слоя, релаксации термических напряжений, возникших при нагреве ремонтируемых участков.

Применение методики, использующей индивидуальные настройки фильтрации для каждого контролируемого участка объекта диагностики, позволяет существенно облегчить процесс идентификации источников АЭ для всех контролируемых зон деталей.

Такой подход пи контроле типовых объектов сокращает время обработки результатов контроля, снижает перебраковку деталей, возникающую в тех случаях, когда предлагаемые методы выделения полезной информации не используются. Кроме того, такой подход к обработке позволяет выбрать минимальное необходимое количество преобразователей АЭ для контроля объектов больших размеров или сложной формы.

С другой стороны полностью отбрасывать сигналы АЭ, не несущие информацию о локальной динамической перестройке структуры материала, так же нельзя. Такие сигналы несут информацию о состоянии поверхности изделия, сопряжениях с другими изделиями в конструкции и т.п.

347

Методы определения ресурса деталей подвижного состава на основе результатов неразрушающего контроля

А.Л. Бобров

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Безопасность и надежность в эксплуатации деталей и узлов подвижного состава зависит от качества контроля и достоверности оценки их технического состояния. Поэтому при диагностике и продлении времени эксплуатации таких объектов, как правило, используют комплекс методов, сочетающих методы обнаружения дефектов типа несплошностей и методы прогнозирования деградационных процессов, в том числе в местах нахождения обнаруженных дефектов.

Такой комплексный подход к определению ресурсных параметров деталей требует четких механизмов оценки при прогнозировании поведения потенциальных очагов разрушения. В настоящее время наиболее проработанным методом диагностики развивающихся дефектов является метод акустической эмиссии (АЭ).

В связи с условиями эксплуатации и вероятностной оценкой безотказной работы объекта диагностики возникают следующие варианты применения прогнозных методик:

–определение вероятности безотказной работы на задаваемый период времени (например, до следующего ремонта с возможностью повторного контроля);

–определение времени эксплуатации с заданной вероятностью безотказной работы.

Оба варианта вполне применимы для деталей подвижного состава и могут быть реализованы методом АЭ с использованием интегральных критериев оценки, определяемых по совокупности зарегистрированных параметров АЭ из отдельных участков - кон троля. Каждый из предлагаемых вариантов диагностики запатентован и применялся при диагностике литых деталей тележек грузовых вагонов.

Так же для повышения надежности контроля разрабатываются методики дифференциального анализа результатов электромагнитного контроля, позволяющие в комплексе с АЭ методом проводить

348

оценку потенциальной опасности отдельных участков детали имеющих повышенный риск разрушения.

Закрытые гидропередачи как средство увеличения ресурса технологических машин

В.С. Воробьев, Н.В. Мокин

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Объемные гидропередачи подъемно-транспортных, строительных, путевых и других технологических машин выполнены открытыми, т.е. их масляные баки сообщены с атмосферой через воздушный фильтр. При работе машины уровень масла в баке циклически и весьма существенно, на десятки и сотни литров, изменяется, при этом в гидросистему вместе с воздухом проникают пылевидные твердые частицы и пары воды. Причины колебания уровня масла в баке— разность объемов поршневых и штоковых полостей работающих гидроцилиндров, а также изменение температуры масла.

В таких системах наблюдается ускоренное окисление присадок масла, его засорение водой и твердыми абразивными частицами. Масло интенсивно стареет, сокращается ресурс насосов, гидродвигателей и клапанов, увеличиваются затраты на техническое обслуживание и ремонт машины.

Рассмотрены два способа совершенствования гидропередач с целью исключения указанного выше недостатка:

–использование упругих свойств запертого в баке увеличенного объема воздуха, деформаций которого достаточно, чтобы объем масла мог изменяться в реальных пределах без нарушения допустимого диапазона давления;

–применение упругой диафрагмы, отделяющей масло от атмосферного воздуха.

Разработаны алгоритмы расчета необходимого объема запертого воздуха в баке и положения меток на смотровом стекле. Предложенные решения позволяют оператору или службе сервиса при заправке и дозаправке гидросистемы залить в бак необхо-

димый объем масла с учетом объема запертого воздуха и температуры масла. Например, при объеме масла в гидросистеме1,5 м3, начальном объеме масла в баке1,1 м 3, возможном приращении

349

объема при втягивании штоков и нагревании масла 0,26 м3 объем запертого при атмосферном давлении воздуха0,588 м3. При изменениях объема масла в указанных пределах в такой бак не поступает атмосферный воздух. На случаи нарушений процедуры заправки и теплового режима эксплуатации бак защищен клапанами ограничения вакуума и избыточного давления.

По второму способу рассмотрена перспективная форма диафрагмы, отделяющей масло от контакта с воздухом. Она выполнена в виде жесткого центра с эластичным изогнутым телом на периферии. При изменении объема масла жесткий центр перемещается, деформируя периферийное упругое тело, в котором при этом основной является деформации изгиба. Получены зависимости для расчета объемов, вмещаемых между средним и крайними положениями диафрагмы. Например, при диаметре жесткого центра 0,6 м и наружном диаметре периферийного эластичного тела 1,0 м объем масла, вмещаемый между средним и верхним положениями, равен 0,167 м3, а между средним и нижним0,0886 м3. Этого достаточно для работы машины, у которой объем масла в гидросистеме 1,5 м3, суммарная разность объемов поршневых и штоковых полостей гидроцилиндров 0,13 м3, температурное приращение объема масла 0,125 м3.

Разработка средств проходки скважин большого диаметра для нужд транспортного и промышленно-гражданского строительства

Б.Н. Смоляницкий, В.Д. Воронцов, В.Н. Карпов

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

При установке опор контактной сети электрифицируемых железных дорог, возведении свайных фундаментов в промыш- ленно-гражданском строительстве во многих северных и северовосточных регионах России, таких, например, как зона БАМа, многие годы существует проблема образование выемок в грунте в сложных горно-геологических условиях. Рациональным является образование выемок методом бурения. Необходима проходка скважин в скальных грунтахV–IX групп по Сник (коэффициент крепости — 6–14 по шкале проф. М.М. Протодьконова), а так же

350

в вечномерзлых грунтах с большим (более 30 %) содержанием скальных включений.

Бурение скважин большого диаметра (более 400 мм) в вечной мерзлоте, в породах средней и высокой крепости осуществляется преимущественно вращательным и ударно-вращательным способами. Для бурения по грунтам доIV категории буримости используют шнековое бурение. Шарошечные станки также используются, но преимущественно в горном деле. Масса шарошечной установки, обеспечивающей осевое усилие в522 кН, для бурения скважин диаметром 410 мм составляет 169 т (PV351 AtlasCopco). В настоящее время ударно-вращательный способ бурения с применением погружных пневмоударников получил широкое распространение во всем мире. Данный способ разработан и внедрен в России в середине прошлого века, при этом существенный вклад в его развитие внесли сотрудники ИГД СО АН СССР. Важно отметить, что современное развитее погружных машин ударного действия проходит не без участия выпускников и преподавателей нашего университета. В настоящее время в рамках Горного научнообразовательного центра (ГНОЦ) у студентов и преподавателей нашего университета имеется возможность использовать комплекс уникальных испытательных стендов с измерительно-регистриру- ющей аппаратурой ИГД СО РАН им. Н.А. Чинакала, а также уникальное оборудование Центра геофизических и геодинамических измерений СО РАН.

Метод бурения погружным пневмоударником обеспечивает надежное бурение в породах разной крепости и трещиноватости. Станки отличаются высокой производительностью, надежностью и простотой обслуживания. Скорость бурения не зависит от глу-

бины скважины. Высокоэффективна система продувки забоя скважины для его очистки от буровой мелочи. Погружное оборудование обеспечивает низкий уровень шума и меньшее отклонение скважин. Эти обстоятельства, а также простота и относительная дешевизна этой техники делает привлекательным применение этих машин во многих отраслях промышленности.

Наибольшее распространение бурение скважин диаметром 400–2000 мм получило в гражданском и промышленном строительстве. Среди зар.ежных компаний наиболее богатый опыт в создании машин такого класса имеют Indersoll-Rand (США) и At-

351

lasCopco (Швеция). На территории России — ИГД СО РАН и ОАО «НИПИГОРМАШ» г. Екатеринбург.

Следует отметить, проходка скважин в диапазоне1200– 2000 мм и более осуществляется кластерным (кустовым) бурением. В одном кластере может располагаться от 5 до 9 пневмоударников калибром 152 и 203 мм, глубина бурения может составлять до 50 м (опыт разработки и эксплуатации американской компании). Бурение от 400 до 1200 мм осуществляются мощными погружными пневмоударниками. Наиболее широкий диапазон таких машин представлен компаниейAtlasCopco, выпускающей пневмоударники серии QL. В отличии от американской компании использующей для моно-молотков энергоноситель(воздух) с рабочим давлением 0,87 МПа, машины шведской компании используют давление 1,7 МПа, что более чем в2 раза увеличивает скорость бурения скважин.

Впромышленном и гражданском строительстве машины используются для бурения разведочных скважин при изыскательных работах, свайных колодцев, кессонов, ходков и др.

Внашей стране проблема бурения скважин большого диаметра не менее актуальна для нужд транспортной отрасли. В соответствии с «Основными направлениями стратегии развития железнодорожного транспорта России на период до2030 года» первый этап стратегии (2008–2015 г.), предполагает электрификацию 3 тыс. километров железных дорог, Сибири и ДВ.

Врамках ГНОЦ была получена информация о разработке и промышленных испытаниях мощных погружных пневмоударников для проходки скважин диаметром400 и 500 мм под опоры контактной сети электрифицированных железных по заказу МПС

вконце 80-х годов ХХ в. Машины успешно прошли первый этап приемочных испытаний в условиях БАМа, в г. Тында в 1991 г., в сумме ими было пробурено600 погонных метров скважин на специально разработанном буровом станке БТСП-400/500. Следующим этапом было производство буровых работ с манипулятора установленного на железнодорожной платформе, но этому этапу помешали глобальные перемены в нашей стране. С распадом СССР работы по внедрению бурового комплекса были прерваны, а машины, оставшиеся у заказчика, утеряны.

352

Анализ информации в печатных и электронных источниках показал, что для нужд ОАО«РЖД» выпускается универсальный буровой комплекс УБКС разработанный в ОАО«НИПИГОРМАШ» г. Екатеринбург, обеспечивающий бурение скважин до 560 мм пневмоударником П235В. Результаты производственной эксплуатации данной машины на данной установке УБКС авторам не известны.

В настоящее время разработка отечественных погружных снарядов для бурения скважин большого диаметра весьма актуальна. Создание новых импортозамещающих образцов для обеспечения нужд производства и экономической безопасности стратегически важных объектов одна из приоритетных задач стоящая перед машиностроительным комплексом РФ.

Технология обжатия строительной арматуры в стальных муфтах

А.Д. Абрамов, И.А. Батанова

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Вотличие от промышленного и гражданского, транспортное строительство характеризуется более широким спектром выполняемых специальных работ. Несколько десятилетий назад зар.ежные строители, находясь в ситуации необходимости активного -мас штабного строительства, столкнулись с непреодолимыми недостатками традиционно применяемого способа стыкования арматуры: стоимость стыка; время его подготовки; затраты на контроль стыка; уровень квалификации персонала.

Ситуация может измениться при наличии дешевых муфт, например, водопроводных, их установки на арматуру в условиях строительной площадки.

Вкачестве альтернативы были предложены другие способы стыкования, основными из которых были винтовые и обжимные муфты, показавшие свою эффективность, за счет существенного удешевления работ при увеличении темпа монтажа конструкций.

Внашей стране используются несколько способов соединения строительной арматуры. А именно вязка — применяется при относительно небольшом объеме работ и при изготовлении сложных каркасных изделий, так как эта операция трудоемкая. И сварка —

353

применяется для стыковки вертикальных и горизонтальных стержней. Соединения получаются более прочные, однако, требуется высокая квалификация сварщика для выполнения ответственного соединения.

Муфтовые технологии стыкования арматуры особенно востребованы в промышленно развитых странах, где высока стоимость квалификационного ручного труда. В Российской Федерации она пока не получила широкого применения, что связано с относительно сложным процессом подготовки концов и муфт перед соединением.

Таким образом, основной задачей для распространения муфтового соединения арматуры становится возможность использования гладких трубчатых наконечников для непосредственного обжатия их на арматуру при ее соединении. Поставленная задача может быть решена только при наличии малогабаритного ручного инструмента, способного эффективно выполнять технологическую операцию обжатия.

Наиболее эффективный способ деформирования материалов

— использование энергии удара, поэтому целесообразно разработать ударный ручной электрический инструмент, среди которых наибольший интерес представляют электромагнитные машины.

При их проектировании важнейшей задачей является выбор или расчет энергии единичного удара, позволяющий получить требуемую эффективность технологической операции, что вызывает необходимость максимально возможного ее увеличения. Задачи динамического деформирования могут решаться с использованием моделей, отображающих поведение материалов при упругопластических деформациях. Но при решении ряда технических задач зачастую не представляется возможным построение действительных s - e диаграмм. В этом случае в расчетах могут быть использованы силовые нагрузочные F - x характеристики, устанавливающие связь между приложенной нагрузкой F и абсолютной величиной деформации x. Для расчетов удобно использовать жестко-пластичную модель деформирования твердого тела. Но для их определения необходимо провести экспериментальные исследования.

Методика проведения эксперимента состоит из двух этапов. В первом исследовании выполнялось обжатие строительной арматуры

354

котором начинается ее движение. На основании предложенной методики получены экспериментальные результаты. На их основании построены зависимости величины осадки заготовки от усилия сдавливания. По результатам эксперимента построена итоговая нагрузочная статическая характеристика. Испытаниям на разрыв подвергались образцы, которые были получены при динамическом нагружении, а так же образцы, соединения который были получены вязкой и сваркой. В результате проведенных исследований установлено, что при заливке соединения бетоном слоем превышающим длину соединения на 100 мм с каждой стороны, усилие разрыва определяется прочностью соединяемой строительной арматуры.

Основными преимуществами данного метода соединения -яв ляются экономия до 27 % арматуры, поскольку соединяется встык, а не внахлест, а также соединение арматуры прессом занимает в 20 раз меньше времени, чем методом сварки или вязки — на обжатие одного стыка уходит в среднем 3 мин.

Разработка коммунальных пневмотранспортных машин

В.А. Глотов, В.Ю. Игнатюгин

Сибирский государственный университет путей сообщения. Новосибирск

На кафедре «Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машины» на протяжении нескольких десятков лет ведутся исследования и проектно-конструкторские работы по созда-

нию машин для уборки снега и засорителей с дорог различного назначения.

В 80–90-х гг. прошлого века в НИГ«Механизация…» НИИЖТа под руководством канд. техн. наук, доц. А.П. Филатова были разработаны и созданы снегоуборочные машины с пневмоустановками комбинированного типа для станции«Инская» Запад- но-Сибирской железной дороги и для метродепо .гНовосибирска. Машины предназначались для уборки снега с междупутий, включая участки со стрелочными переводами. Производительность

355

пневмоустановок с пылевыми электровентиляторами ЦП7-40-№ 5 достигала 30 т/ч.

На основе пневмоутановки напорного типа на кафедре «ППСДМ» СГУПСа разработан эскизный проект коммунальной пневмотранспортной снегоуборочной машины (КПСМ) для очистки городских улиц производительностью до50 т/ч. Предлагаемая машина снабжена компактным щеточно-фрезерным рабочим органом (длина — 1,2 м, ширина — 1,2 м, ширина захвата снега — 0,75 м, максимальная высота захвата — 0,4 м), позволяющим убирать как рыхлый (до 200 кг/м3), так и сильно уплотненный снег (до

700 кг/м3). Фрезерный рабочий орган применяется только при уборке сильно уплотненного снега (свыше 400 кг/м3), так как у щеточных лопастей возникают чрезмерные поперечные деформации (свыше 60 мм).

Применение пневмотранспортной установки напорного типа потребовало теоретической проработки ряда вопросов, так как ранее подобные установки не применялись для транспортирования снега.

Важнейшим являлся вопрос о скорости и расходе подаваемого в транспортный трубопровод воздуха. Проведен анализ факторов влияющих на эффективность транспортирования снега и рассчитаны параметры потока снего-воздушной смеси.

Кроме того, исходя из максимально возможной скорости воздуха в щелевом выходе эжектора и полученного при этом расходе, были определены размеры сечений горловины эжектора и транспортного трубопровода. При этом были обеспечены требуемые скорости воздуха в транспортном трубопроводе(20 м/с) и горловине рабочего органа (15 м/с), а размер самой горловины обеспечен максимально возможным.

Для обеспечения жесткости транспортного трубопровода и исключения чрезмерных перемещений и колебаний рабочего органа были проведены исследования узла горизонтального телескопирования рабочего органа. В частности, с использованием программного комплекса АРМWinMachine, выполнено исследование возможность применения капроновой втулки в качестве уплотнения между подвижной и не подвижной трубами всасывающего трубопровода. Решение контактной задачи показало, что напряженное состояние близко к предельному для данного материала. Поэтому было принято решение изменить конструкцию привода данного уз-

356